Metaloznawstwo  ćwiczenia laboratoryjne
I STRUKCJA WYKO A IA ĆWICZE IA: ULEPSZA IE CIEPL E STALI
Aparatura:
Mikroskop metalograficzny, piec, twardościomierz Rockwella, szlifierka, polerka, wiaderka z
cieczami chłodzącymi.
Hartowanie jest to zabieg cieplny, na który składają się dwie następujące po sobie operacje:
1) Nagrzanie powyżej temperatury przemiany: Ac3 + (30°C - 50°C) z wygrzaniem w tej
temperaturze,
2) Szybkie chłodzenie w wodzie lub oleju.
Hartowanie ma na celu otrzymanie struktury martenzytycznej lub też pośredniej
bainitycznej, a przez to zwiększenie twardości. Cechą charakterystyczną stali zahartowanej
jest wysoka twardość, wytrzymałość na rozciąganie i sprężystość, przy jednocześnie
zmniejszonym wydłużeniu i udarności. Stal zahartowana jest twarda i krucha. W celu
polepszenia własności plastycznych i jednocześnie w celu usunięcia naprężeń powstałych
podczas hartowania stosuje siÄ™ odpuszczanie.
Odpuszczanie polega na nagrzaniu stali zahartowanej do pewnej temperatury, niższej niż
Ac1, wygrzaniu w tej temperaturze i następnym wolnym lub szybkim chłodzeniu. Wysokość
temperatury odpuszczania dobiera siÄ™ w zakresie 150  650 °C, w zależnoÅ›ci od wÅ‚asnoÅ›ci,
jakie chce się uzyskać.
Ćwiczenie nr 1: HARTOWA IE
CEL: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadniczymi czynnościami obróbki cieplnej
przy hartowaniu i odpuszczaniu stali węglowej.
Zadania do wykonania:
1). Dobrać dla próbek stali węglowej 0,4 % C z wykresu Fe  Fe3C odpowiednią temperaturę
hartowania.
2). Obliczyć CZAS GRZA IA próbek:
Tg = Tn + Tw (1)
gdzie:
Tn - czas nagrzewania;
Tw  czas wygrzewania
a) CZAS AGRZEWA IA
Tn = g · tj · k0 (2)
g  średnica/grubość próbki;
tj  jednostkowy czas nagrzewania (patrz tabela 1);
k0  współczynnik ułożenia wsadu w piecu (patrz tabela 2).
ATH, Zakład Inżynierii Materiałowej
Dr inż. Izabella Rajzer Strona 1
Metaloznawstwo  ćwiczenia laboratoryjne
Na czas nagrzewania wpływają następujące czynniki:
" temperatura nagrzewania,
" przewodnictwo cieplne grzanego materiału,
" kształt przedmiotu,
" rodzaj pieca,
" sposób ułożenia przedmiotów w piecu.
b) CZAS WYGRZEWA IA (patrz tabela 3).
3). Pobrać, zmierzyć, zważyć oraz oznaczyć próbki do badań,
4). Zbadać twardość próbek przed hartowaniem,
5). Podgrzać piec do wymaganej temperatury hartowania,
6). Przeprowadzić hartowanie: dla próbki oznaczonej 1  w oleju, dla próbek 2,3,4  w
wodzie (z solÄ…).
Uwaga:
" przy obsłudze pieców używać sprzęt ochrony osobistej: fartuch ochronny, rękawice
hartownicze, kleszcze kowalskie,
" po zanurzeniu próbki w oÅ›rodku chÅ‚odzÄ…cym (olej, woda) należy przez okoÅ‚o 60 ÷ 90
sekund poruszać próbkę tak, aby przez cały czas stykała się z nienagrzaną warstwą
cieczy chłodzącej.
7). JednÄ… z próbek zahartowanych w wodzie odpuÅ›cić w temperaturze 200°C, a drugÄ… w
temperaturze 600°C, czas grzania 1 godzina.
8). Po przeprowadzeniu obróbki cieplnej (na następnych ćwiczeniach), zważyć i zmierzyć
próbkę, wyrównać powierzchnię próbek na szlifierce i zmierzyć twardość na
twardościomierzu Rockwella. Obliczyć wartość średnią z trzech pomiarów.
9). Zbadać twardość próbek po odpuszczaniu.
Ćwiczenie nr 2: STRUKTURY STALI PO HARTOWA IU I ODPUSZCZA IU
CEL: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi strukturami oraz
własnościami stali węglowej po hartowaniu i odpuszczaniu.
Zadania do wykonania:
1. Przygotować próbki do obserwacji mikroskopowych (przygotowanie zgładu),
2. aszkicować zaobserwowaną mikrostrukturę materiału. Opisać zauważone szczegóły
mikrostruktury badanego materiału (m.in. wyróżnić występujące fazy). Podać powiększenie
przy którym został wykonany szkic.
3. Zrobić zdjęcia mikroskopowe próbek po obróbce cieplnej.
4. Obliczyć zawartość węgla w stali po hartowaniu i odpuszczaniu.
ATH, Zakład Inżynierii Materiałowej
Dr inż. Izabella Rajzer Strona 2